Erfahrungen im Abwasserbereich DENKEN - …05.12.2017 1 Carbonbetonforscher Manfred Curbach, Chokri...

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CarbonbetonforscherManfred Curbach,Chokri Cherif und Peter Offermann erhielten 2016 den

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Carbonbeton in der Betoninstandsetzung –Erfahrungen im Abwasserbereich

Düsseldorf, 07. Dezember 2017

Dr.‐Ing. Matthias Lieboldt

Technische Universität DresdenInstitut für Massivbau

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2 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich

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Stahlbeton

Quelle: www.burjdubaiskyscraper.com

Quelle: wwwfuchs‐beton.de.

Quelle: www.de.academic.ru

Quelle: www.bernd‐nebel.de

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Quelle: www.verticalgalva.info Quelle: www.betontechnische‐daten.de

bis zu 6 cm

Stahlbeton | Nachteil

bis zu 6 cm


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Carbonbeton

Quelle: TU Dresden

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Dichte Zugfestigkeit

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4

5

6

7

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9

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Sta

hl

500

1000

1500

2000

2500

[N/mm²]

Car

bon

3000[g/cm³]

Sta

hl

C.

Carbonbeton | Preis von Carbon

Quelle: TU Dresden


Carbonbeton | Preis von Carbon

Preis:

15 Euro (Carbon) / 1 Euro (Stahl) = Faktor 15

Oft verwendete Vergleichsrechnung…

Leistungsfähigkeit (Carbon):

4fach leichter x 6fach höhere Tragfähigkeit = Faktor 24

Carbon ist jetzt schon preiswerter als Stahl?

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Carbonbeton

Quelle: TU Dresden


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Carbonbeton

Quelle: ITM der TU Dresden

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Carbonbeton



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Carbonbeton


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Carbonbeton (Forschung Praxis)

Quelle: TU Dresden Quelle: TU Dresden Quelle: TU Dresden


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Quelle: TU Dresden

Carbonbeton (Forschung Praxis)

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Carbonbeton | Einsatzgebiete

Neubau

Quelle: TU Dresden

Verstärkung und Instandsetzung

Quelle: TU Dresden


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mit Spritzbeton mit Textilbeton

Carbonbeton - Verstärkung

2 Lagen Carbontextil(äquivalente Betonstahlfläche 12,9

cm²/m)

h = 12 mmcnom = 3 mm

BetonstahlbewehrungDurchmesser 10 mm / 7,5 cm (10,61

cm²/m)

h = 85 mmcnom = 55 mm

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Tonnenschale in ZwickauCarbonbeton – Projekte (Verstärkung)

Quelle: TU Dresden


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Quelle: TU Dresden


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Quelle: TU Dresden



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Quelle: TU Dresden


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Quelle: CarboCon GmbH

Carbonbeton – Projekte (Verstärkung)Instandsetzung Brücke in Naila


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Quelle: C³ – Jörg Singer


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Carbonbeton – Projekte (Verstärkung)Zuckersilo in Uelzen

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Carbonbeton – Projekte (Verstärkung)Zuckersilo in Uelzen


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Carbonbeton – Beispiele (Neubau)

Abbildungen aus: Rempel, S.; Will, N.; Hegger, J.; Beul, P. Filigrane Bauwerke aus Textilbeton Beton‐ und Stahlbetonbau 110 (2015) S1, S. 83‐93

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Fassadenelemente

Quelle: Max Bögl

Carbonbeton – Beispiele (Neubau)


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Quelle: C³ – Jörg Singer Quelle: C³ – Jörg Singer

Brücken – Albstadt-Ebingen (2015)Carbonbeton – Projekte (Neubau)

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PilotprojektSanierung einer 70-m-Haltung Marienberger Straße / Dresden


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Quelle: www.maps.google.de

PilotprojektMarienberger Straße | Dresden

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Scheitel – U-förmiger Fertigteilelement (bewehrt)

Kämpfer – Ortbeton (unbewehrt)

70 cm

170 cm

AusgangssituationMarienberger Straße | Dresden

Quelle: KSD

Aufbau


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• großflächige Betonschäden Scheitelbereich Ablösung der Betonschalhaut Herauslösen des feinen Betonzuschlages

und der Zementmatrix

• Korrosion der Stahlbewehrung

• Risse im Scheitelbereich

70 cm

170 cm

Quelle: KSD

Schadensbild


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.DE• materialgerechte Wiederherstellung der

Oberfläche• Erhöhung der Dichtheit der Oberfläche• Aufnahme evtl. Spannungen aus Untergrund• Rissüberbrückung

70 cm

170 cm


Quelle: KSD

Ziele

• geringe Mengen Sprühverfahren unwirtschaftlich Handlaminierverfahren

• beengter Arbeitsraum• Wetter, Schwefelwasserstoffkonzentration, …

Herausforderungen


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• Beachtung der Expositionsklassen Angriff von Säuren (Schwefelwasserstoff) und Sulfaten

• Arbeitsraum vor Ort• geometrische Randbedingungen (mehrfach gekrümmte Flächen)

Foto: Norgall, www.mittelbayrische.de

Theoretische VorbetrachtungenSituation im Kanal

Quelle: TU Dresden

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Theoretische VorbetrachtungenMaterialauswahl

Feinbeton/Mörtel

• konventioneller Kanalsanierungsmörtel (MC Bauchemie)

• Entwicklung von zwei alternativen Betonmatrices zementreiche Rezeptur mit Mikrosilika puzzolanreiche Rezeptur

Quelle: TU Dresden


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Theoretische VorbetrachtungenMaterialauswahlTextil

Heavy-Tow-Textil Low-Tow-Textil

Feinheit [tex](Kette|Schuss)

3300 | 800 800 | 800

Maschenweite [mm] 10,8 | 14,4 7,2 | 7,2

Querschnitt [mm²](Kette|Schuss)

1,83 | 0,44 mm² 0,44| 0,44 mm²

Carbon mit Styrol-Butadien-Imprägnierung (15 %)

Quelle: TU Dresden

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MaterialprüfungenAuszugversuch

Quelle: TU Dresden


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Materialprüfungen

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 2 4 6 8 10 12 14

Garn

zugs

pann

ung σ T

[N/m

m²]

Dehnung ε [mm/m]

Standardlagerung

Wasserlagerung

Sulfatlösung 28d

Sulfatlösung 56d

Quelle: TU Dresden

Verbundversuch

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Verarbeitungsversuche | praktische Erprobung

Quelle: TU Dresden Quelle: TU Dresden


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Verarbeitungsversuche | praktische Erprobung

Quelle: TU Dresden

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Ausführung



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AusführungEinlagige Sanierung

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AusführungZweilagige Sanierung


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AusführungZweilagige Sanierung – realisierte Ausführung

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• Säuberung der Haltung mit Wasserstrahlen (100 bar)

• Reprofilierung und Realkalisierung

• Aufrauen mittels HD-Wasserstrahlen des Scheitelbereiches (300 bar)

Haltung vor der Reinigung Haltung nach der ReinigungQuelle: KDS Quelle: KDS

AusführungVorbereitende Maßnahmen


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AusführungDurchführung

Quelle: KDS

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Probe Nr.

Unter-grund

Bruch-last

Haftzug-festigkeit

Versagensart

[kN] [N/mm²]1

TRC,800 tex

2,5 1,33 Verbundfuge TRC/Altbeton2 2,6 1,50 Verbundfuge TRC/Altbeton3 2,95 1,50 Kleber4

TRC,3300 tex

1,1 0,56 Verbundfuge TRC/Altbeton5 1 0,51 Verbundfuge TRC/Altbeton6 1,2 0,61 Kleber (Feuchtigkeit)7

Altbeton, vorgebohrt

3,5 2,53 Altbeton8 2,3 1,66 Altbeton9 2,5 1,80 Altbeton10 Altbeton,

nicht gebohrt

1,6 0,81 Kleber11 2,55 1,30 Altbeton/Kleber12 2,5 1,27 Altbeton

AusführungHaftzugprüfung

Quelle: TU Dresden


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PilotprojektPartieller Sanierungstest eines Klärbeckens | Kläranlage Lichtenberg


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AusgangssituationPartieller Sanierungstest eines Klärbeckens | Kläranlage Lichtenberg



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AusgangssituationPartieller Sanierungstest eines Klärbeckens | Kläranlage Lichtenberg


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AusführungPartieller Sanierungstest eines Klärbeckens | Kläranlage Lichtenberg



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AusführungPartieller Sanierungstest eines Klärbeckens | Kläranlage Lichtenberg

zwei LagenCarbontextil800 tex (Fläche I)3300 tex (Fläche II)

Enthaftungs-bereich


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